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数字孪生—现实与数字世界的桥梁

2021-04-1612:06

近年,数字孪生、大数据、云计算、人工智能等一系列新概念相继提出,从而引发了新的技术革新高潮。数字孪生更是尤为突出,  试想一下,你拥有一个现实世界的完美数字副本:数字孪生。它可以帮助你开展虚拟协作,快速获取传感器数据并模拟条件,清楚地了解假设情景,更能精准地预测结果,并输出指令以操纵现实世界。


当下,企业正在以多种方式使用数字孪生技术。在汽车和飞机制造领域,数字孪生技术逐渐成为优化整个制造价值链和创新产品的重要工具;在能源领域,油田服务运营商通过获取和分析大量井内数据,建立数字模型,实时指导钻井作业;在医疗保健领域,心血管研究人员正在为临床诊断、教育、培训等方面创造高仿真的人类心脏的数字孪生体;作为智慧城市管理的典型案例,新加坡使用详细的虚拟城市模型,用于城市规划、维护和灾害预警项目。





数字孪生建设的最终目标是模拟真实物理世界的运行,从而服务于真实物理系统的优化与决策。从数字孪生存在的价值角度看,其优势在于:


1)对物理世界描述的完整性,通过数字孪生体的建设,将物理世界全生命周期的数据集中管理和应用,从而这与真实物理世界的双向沟通提供了基础;


2)与物理世界的动态一致性,通过数据收集与设备控制环节,实现了针对变化物理世界的数字孪生体的实时性跟随变化,数字孪生体具有了在物理世界生命周期内的成长和演化能力。

作为物理世界的一个虚拟系统,可以反映物理世界的行为、状态特征,监测物理世界的健康状态;与此同时,通过实例化为多个运行对象,并以不同的状态向前推演,可预测物理世界未来的状态,从而达到对物理世界优化决策的目的。



 

数字孪生可以模拟物理对象或流程的各个方面。它们可以展现新产品的工程图和尺寸,也可以展现从设计到消费者整个供应链中所有子部件和相应环节—已建成“数字孪生”,也可采用“即维护”模式—生产车间设备的实物展现。仿真模型可以捕获设备如何操作,工程师如何维护,甚至该设备生产的产品如何与客户关联。数字孪生可以有多种形式,但它们无一例外都在捕获和利用现实世界的数据。


数字孪生发展势头迅猛,得益于快速发展的仿真和建模能力、更好的互操作性和物联网传感器,以及更多可用的工具和计算的基础架构等。因此,各领域内的大小型企业及各大高校都可以更多地接触到数字孪生技术。IDC预测,到2022年,40%的物联网平台供应商将集成仿真平台、系统和功能来创建数字孪生,70%的制造商将使用该技术进行流程仿真和场景评估。 


与此同时,通过访问大量数据,使得创建比以往更为详细、更为动态化的仿真成为可能。对于数字孪生的长期用户而言,这就好比从模糊的黑白快照过渡到彩色高清数码照片一样,从数字源中获取的信息越多,最后呈现的照片就越生动逼真。


 


随着数字孪生技术趋势在未来几年的加速,可能会有更多企业开始探索使用数字孪生技术来优化流程、实时制定以数据为驱动的决策,以及设计新的产品、服务和商业模式的机会。


在资本密集型产业,比如制造业、公用事业和能源,已是数字孪生技术应用的先驱。当早期实践者在各自行业领域内展现出先发优势时,其他企业也将紧随其后。


长期来看,若想要实现数字孪生技术的全部潜力,可能需要集成整个生态圈内的系统和数据。创建一个完整的客户生命周期或供应链(囊括了一线供应商和其自身的供应商)的数字化仿真,可以提供富有洞察力的宏观运营观点,但仍然需要将外部实体整合到内部数字化生态系统内。


直至今日,大多数企业仍对点对点连接之外的外部集成感到不满意。克服这种犹豫可能是一个长期挑战,但最终,所有的付出都将是值得的。未来,期望企业会利用区块链打破信息孤岛,继而验证信息并将其输入数字孪生体中。这可以释放先前无法访问的大量数据,从而使仿真更加细节化、动态化,更具潜在价值。现在,是时候将你的数字企业从黑白时代转换到彩色时代了。你准备好了吗?

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